302 При электролизе растворов MgSO4 и ZnCl2 соединенных последовательно с источником тока

302. При электролизе растворов MgSO4 и ZnCl2, соединенных последовательно с источником тока, на одном из катодов выделилось 0,25 г водорода. Сколько граммов вещества выделится на другом катоде; на анодах?

Решение:
Рассмотрим процессы, протекающие на электродах в растворе MgSO4:
Mg – активный металл, при электролизе растворов его ионы не восстанавливаются, а на катоде идет восстановление воды. Сульфат-ионы не способны окисляться на аноде, проходит восстановление воды:
Катод: 2H2O +2ē = H2 + 2OH-
Анод: 2H2O — 4ē = O2 + 4H+
Суммарный процесс: 2H2O = O2 + 2H2
Рассмотрим процессы, протекающие на электродах в растворе ZnCl2:
На катоде идет восстановление катионов цинка (восстановлением воды пренебрежем), на аноде окисляются хлорид-ионы.
Катод: Zn2+ +2ē = Zn
Анод: 2Cl- — 2ē = Cl2
Суммарный процесс: ZnCl2= Zn + Cl2
Согласно закону Фарадея m=MIt/n/F,
где m – масса вещества, выделившегося (израсходованного) на электроде, г
M – молярная масса вещества, г/моль
I – сила тока, А
n- количество электронов, участвующих в электродном процессе
F – постоянная Фарадея, 96500 Кл/моль
t – время электролиза, с
Q=It – количество электричества, Кл
Так как растворы соединены последовательно, то количество, электричества, затраченное на процессы на каждом электроде одинаково.
То есть:
n*m/M=It/F = const.
Отсюда:
2*m(H2)/ M(H2) = 4*m(O2)/ M(O2) = 2*m(Zn)/M(Zn) = 2*m(Cl2)/ M(Cl2)
m(O2) = 2*m(H2)* M(O2) / (4*M(H2)) = 2*0,25*32/(4*2) = 2 г
m(Zn) = 2*m(H2)* M(Zn) / (2*M(H2)) = 2*0,25*65/(2*2) = 8,125 г
m(Cl2) = 2*m(H2)* M(Cl2) / (2*M(H2)) = 2*0,25*71/(2*2) = 8,875 г
Ответ: на другом катоде выделилось 8,125 г цинка, на анодах 2 г кислорода и 8,875 г хлора.

422. Что происходит при действии на гидроксиды цинка и кадмия растворов: а) щелочи; б) аммиака? Подтвердите уравнениями химических реакций.

Решение:
а)В избытке щелочи гидроксид цинк растворяется, так как имеет амфотерный характер:
Zn(OH)2 +NaOH = Na2[Zn(OH)4]
Гидроксид кадмия с избытком щелочи не реагирует, так как имеет основной характер.
б) В избытке аммиака оба гидроксида растворяются с образованием комплексных соединений:
Zn(OH)2 + 4NH4OH = [Zn(NH3)4](OH)2 + 4H2O
Cd(OH)2 + 6NH4OH = [Cd(NH3)6](OH)2 + 6H2O

442. Сколько граммов карбоната натрия надо прибавить к 400 дм3 воды, чтобы устранить жесткость, равную 3 ммоль экв./дм3?

Дано:
V = 400 дм3
Ж = 3 ммоль экв./дм3
Найти:
m(Na2CO3)
Решение:
Карбонат натрия устраняет жесткость, осаждая ионы магния и кальция в виде карбонатов:
Na2CO3 + Me2+ = MeCO3↓ +2Na+
Для устранения жесткости нужно добавить эквивалентное количество карбоната натрия:
n(Na2CO3) = V*Ж
V – объем воды, дм3
Ж – жесткость, моль экв./дм3
m(Na2CO3) = n(Na2CO3)*Mэкв(Na2CO3)
Фактор эквивалентности карбоната натрия равен ½, значит:
Mэкв(Na2CO3) = 0,5* M(Na2CO3) = 53 г-экв./моль
m(Na2CO3)= V*Ж*Mэкв(Na2CO3) = 400*0,003*53 = 63,6 г
Ответ: 63,6 г.
462. Как получают хлор? Сколько кубических метров хлора (0 оС, 101,3 кПа) можно получить из 1 м3 раствора плотность которого 1,23 г/см3, содержащего 20,7 % NaCI и 4,3 % MgCI2.

Решение:
Основной метод получения хлора – электролиз водного раствора хлорида натрия:
2NaCl + 2H2O = Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH
А также хлор получают при электролизе расплавов хлоридов натрия, магния, кальция, лития при производстве этих металлов:
2NaCl = Cl2↑ + 2Na
MgCl2 = Cl2↑ + Mg
CaCl2 = Cl2↑ + Ca
2LiCl = Cl2↑ + 2Li
В лаборатории используют реакции концентрированной соляной кислоты с окислителями при нагревании:
4HCl + MnO2 = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
2KMnO4 +16HCl = 2KCl +2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O
KClO3 + 6HCl = KCl + 3Cl2↑ + 3H2O
Дано:
t = 0 оС
p = 101,3 кПа
Vp = 1 м3 = 106 см3
ρ = 1,23 г/см3
ω (NaCl) = 20,7 % =0,207
ω (MgCl2) = 4,3 % = 0,043
Найти:
V(Cl2)

Решение:

Запишем уравнения реакций:

2NaCl + 2H2O = Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH
MgCl2 + 2H2O = Cl2↑ + H2↑ + Mg(OH)2
Найдем количества вещества солей в растворе:

n(NaCl) = m(NaCl)/M(NaCl) = mp*ω(NaCl)/M(NaCl) = ρ*Vp*ω(NaCl)/M(NaCl)

n(NaCl) =1,23*106*0,207/58,5 = 4,35*103 моль

n(MgCl2) = ρ*Vp*ω(MgCl2)/M(MgCl2)

n(MgCl2) =1,23*106*0,043/95 = 5,57*102 моль
Согласно уравнениям реакций количество полученного хлора:
n(Cl2) = n(MgCl2) + 0,5*n(NaCl) = 5,57*102 +0,5*4,35*103 = 2,73*103 моль
Согласно закону Авогадро при нормальных условиях (t = 0 оС, p = 101,3 кПа) объем хлора составит:

V(Cl2) = n(Cl2) *22,4 = 2,73*103*22,4 = 61,15*103 л = 61,15 м3

Ответ: V(Cl2) = 61,15 м3

502. Человек в течение суток выделяет 450 дм3 оксида углерода (IV) (н.у.). Какому количеству углерода это соответствует и сколько литров воздуха нужно, чтобы окислить это количество углерода?

Дано:
V(CO2) = 450 дм3
н.у.

Найти:
n(C)
V(воздуха)

Решение:

Запишем уравнение реакции:
С + O2 = CO2

Согласно закону Авогадро при нормальных условиях (t = 0 оС, p = 101,3 кПа) 1 моль газа занимает 22,4 л. Объем 450 дм3 оксида углерода соответствует следующему количеству вещества:
n(CO2) = V(CO2)/22,4 = 450/22,4 = 20,09 моль
Согласно уравнению реакции:
n(C) = n(CO2) = 20,09 моль
Для окисления этого количества углерода необходимо 20,09 моль кислорода, то есть V(O2) = 450 дм3.
Воздух содержит 20,95% кислорода по объему, значит воздуха потребуется:
V(воздуха) = V(O2)/0,2095 = 2148 л
Ответ: n(C) = 20,09 моль, V(воздуха) = 2148 л

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

девятнадцать + 1 =

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock detector